(57)【要約】【課題】導電性粒子のフレーク化工程においては導電性粒子同士の凝集を防ぐ目的で脂肪酸などの滑剤が用いられているが、脂肪酸などからなる滑剤は金属表面と強固に結合し得られた導電性粉末の表面に残存し、導電性の更なる向上を困難なものにしていた。導電性ペーストとした時に特に導電性に優れる導電性粉末及び導電性粉末の作製方法を提供することである。【解決手段】導電性粒子と脂肪酸エステル化合物を含むことを特徴とする導電性粉末及び該導電性粉末の製造方法であって、導電性粒子のフレーク化工程において脂肪酸エステル化合物を使用することを特徴とする導電性粉末の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性粒子と脂肪酸エステル化合物を含むことを特徴とする導電性粉末。  
【請求項２】
前記脂肪酸エステル化合物が炭素数１０以上３０以下の脂肪酸のアルキルエステル化合物である請求項１記載の導電性粉末。
【請求項３】
前記脂肪酸エステル化合物が脂肪酸のメチルエステル化合物である請求項１又は２に記載の導電性粉末。
【請求項４】
前記脂肪酸エステル化合物が不飽和脂肪酸のエステル化合物である請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性粉末。
【請求項５】
前記導電性粒子が銀である請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性粉末。
【請求項６】
示唆熱天秤（ＴＧＡ）にて測定した重量減少率が０．０５重量％以上２重量％以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性粉末。
【請求項７】
レーザー回折法による５０％平均粒径が１μｍ以上５０μｍ以下である請求項１〜６のいずれか１項に記載の導電性粉末。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の導電性粉末の製造方法であって、導電性粒子のフレーク化工程において脂肪酸エステル化合物を使用することを特徴とする導電性粉末の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性粉末及び導電性粉末の作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
導電性の粉末を有機バインダーに分散した導電性ペーストは、電子部品等の電極や回路の形成、プリント配線基板のスルーホール接続、配線クロスオーバー用、半導体素子の接着、ヒートシンクなどの放熱部材の接着、さらには電磁波シールド用など多岐にわたる用途で使用されている。このような導電性ペーストに使用される導電性粉末は化学還元法、電解法、アトマイズ法などで得られた導電性粒子をスタンプミル、アトライター、ボールミルなどの粉砕機を使用して粉砕（フレーク化）して用いることが一般的である。ここでフレーク化工程においては導電性粒子同士の凝集を防ぐ目的で脂肪酸、脂肪酸塩、高級脂肪族アルコール、高級脂肪族アルコールのエステル、高級脂肪族アミン、高級脂肪族アミド、ポリエチレンワックスなどが滑剤として使用されている（例えば特許文献１〜３参照）。また、導電性を確保するため、フレーク化工程後に滑剤を除去している。（例えば特許文献３参照）
近年導電性ペーストに対する要求も一段と厳しくなってきており、特に環境対応としての鉛フリー化に伴う半田代替用、電極の極小化、回路の微細化などによりこれまで以上に良好な導電性が求められてきているが、従来から使用されてきた脂肪酸などからなる滑剤は金属表面と強固に結合し得られた導電性粉末の表面に残存し、導電性の更なる向上を困難なものにしていた。
【特許文献１】特開２０００−０８０４０９号公報
【特許文献２】特開２００１−３０３１１１号公報
【特許文献３】特開２００３−２６８４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、導電性ペーストとして用いた場合に良好な導電性を示すことが可能な導電性粉末及びその作製方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このような目的は、下記［１］〜［８］に記載の本発明により達成される。
［１］導電性粒子と脂肪酸エステル化合物を含むことを特徴とする導電性粉末。        
［２］前記脂肪酸エステル化合物が炭素数１０以上３０以下の脂肪酸のアルキルエステル化合物である［１］項に記載の導電性粉末。
［３］前記脂肪酸エステル化合物が脂肪酸のメチルエステル化合物である［１］又は［２］項に記載の導電性粉末。
［４］前記脂肪酸エステル化合物が不飽和脂肪酸のエステル化合物である［１］〜［３］項のいずれか１項に記載の導電性粉末。
［５］前記導電性粒子が銀である［１］〜［４］項のいずれか１項に記載の導電性粉末。
［６］示唆熱天秤（ＴＧＡ）にて測定した重量減少率が０．０５重量％以上２重量％以下である［１］〜［５］項のいずれか１項に記載の導電性粉末。
［７］レーザー回折法による５０％平均粒径が１μｍ以上５０μｍ以下である［１］〜［６］項のいずれか１項に記載の導電性粉末。
［８］［１］〜［７］項のいずれか１項に記載の導電性粉末の製造方法であって、導電性粒子のフレーク化工程において脂肪酸エステル化合物を使用することを特徴とする導電性粉末の作製方法。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の導電性粉末は、導電性ペーストに用いた場合にこれまで以上に良好な導電性を発揮する導電性粉末を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の導電性粉末は、導電性粒子と脂肪酸エステル化合物を含む導電性粉末であり、得られた導電性粉末を使用した導電性ペーストは特に良好な導電性を示すものである。
以下、本発明について詳細に説明する。
【０００７】
本発明で用いる導電性粒子としては導電性を有するものであれば使用可能であるが、金属粒子が好ましい。好ましい金属粒子としては銀、金、白金、パラジウムなどの貴金属粒子、銅、銅合金、ニッケルなどの非貴金属粒子が挙げられるが、特に好ましいものは銀である。ここで銀とは純銀又は銀合金である。銀合金としては銀を５０重量％以上、好ましくは７０重量％以上含有する銀−銅合金、銀−パラジウム合金、銀−錫合金、銀−亜鉛合金、銀−マグネシウム合金、銀−ニッケル合金などが挙げられる。銀が好ましいのは良好な導電性、熱伝導性を有する上に酸化されにくく加工性にも優れるからである。
導電性粒子の平均粒径は０．５μｍ以上３０μｍ以下のものが好ましく、より好ましい平均粒径は０．５μｍ以上１０μｍ以下である。この範囲内であると、凝集が発生しにくく、導電性が良好である。
【０００８】
本発明で用いる脂肪酸エステル化合物は、導電性粒子のフレーク化処理の滑剤として用いるものである。これは一般的に使用されている脂肪酸を使用した場合に比べて得られた導電性粉末を導電性ペーストとして評価した場合良好な導電性を示すためである。脂肪酸エステル化合物としては炭素数が１０以上３０以下の脂肪酸のアルキルエステル化合物が好ましい。さらに好ましいのは炭素数が１４以上２０以下の脂肪酸のアルキルエステル化合物である。上限値より少ない場合にはフレーク化処理後の乾燥工程で揮発してしまい凝集の原因となり、下限値より多い場合にはフレーク化処理中の分散が悪く効果的にフレーク化できないからである。
【０００９】
このような化合物としては、例えば、飽和脂肪酸のアルキルエステル化合物として、カプリン酸メチル、カプリン酸エチル、カプリン酸ブチル、カプリン酸のその他アルキルエステル、ラウリン酸メチル、ラウリン酸エチル、ラウリン酸ブチル、ラウリン酸のその他アルキルエステル、ミリスチン酸メチル、ミリスチン酸エチル、ミリスチン酸ブチル、ミリスチン酸のその他アルキルエステル、ペンタデシル酸メチル、ペンタデシル酸エチル、ペンタデシル酸ブチル、ペンタデシル酸のその他アルキルエステル、パルミチン酸メチル、パルミチン酸エチル、パルミチン酸ブチル、パルミチン酸のその他アルキルエステル、マーガリン酸メチル、マーガリン酸エチル、マーガリン酸ブチル、マーガリン酸のその他アルキルエステル、ステアリン酸メチル、ステアリン酸エチル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸のその他アルキルエステル、アラキジン酸メチル、アラキジン酸エチル、アラキジン酸ブチル、アラキジン酸のその他アルキルエステル、ベヘン酸メチル、ベヘン酸エチル、ベヘン酸ブチル、ベヘン酸のその他アルキルエステル、リグノセリン酸メチル、リグノセリン酸エチル、リグノセリン酸ブチル、リグノセリン酸のその他アルキルエステル、セロチン酸メチル、セロチン酸エチル、セロチン酸ブチル、セロチン酸のその他アルキルエステル、モンタン酸メチル、モンタン酸エチル、モンタン酸ブチル、モンタン酸のその他アルキルエステル、メリシン酸メチル、メリシン酸エチル、メリシン酸ブチル、メリシン酸のその他アルキルエステルなどが挙げられ、不飽和脂肪酸のアルキルエステルとして、ミリストレイン酸メチル、ミリストレイン酸エチル、ミリストレイン酸ブチル、ミリストレイン酸のその他アルキルエステル、パルミトレイン酸メチル、パルミトレイン酸エチル、パルミトレイン酸ブチル、パルミトレイン酸のその他アルキルエステル、オレイン酸メチル、オレイン酸エチル、オレイン酸ブチル、オレイン酸のその他アルキルエステル、エライジン酸メチル、エライジン酸エチル、エライジン酸ブチル、エライジン酸のその他アルキルエステル、バクセン酸メチル、バクセン酸エチル、バクセン酸ブチル、バクセン酸のその他アルキルエステル、ガドレイン酸メチル、ガドレイン酸エチル、ガドレイン酸ブチル、ガドレイン酸のその他アルキルエステル、エルカ酸メチル、エルカ酸エチル、エルカ酸ブチル、エルカ酸のその他アルキルエステル、ネルボン酸メチル、ネルボン酸エチル、ネルボン酸ブチル、ネルボン酸のその他アルキルエステル、リノール酸メチル、リノール酸エチル、リノール酸ブチル、リノール酸のその他アルキルエステル、リノレン酸メチル、リノレン酸エチル、リノレン酸ブチル、リノレン酸のその他アルキルエステル、エレオステアリン酸メチル、エレオステアリン酸エチル、エレオステアリン酸ブチル、エレオステアリン酸のその他アルキルエステル、ステアリドン酸メチル、ステアリドン酸エチル、ステアリドン酸ブチル、ステアリドン酸のその他アルキルエステル、アラキドン酸メチル、アラキドン酸エチル、アラキドン酸ブチル、アラキドン酸のその他アルキルエステル、エイコサペンタエン酸メチル、エイコサペンタエン酸エチル、エイコサペンタエン酸ブチル、エイコサペンタエン酸のその他アルキルエステル、イワシ酸メチル、イワシ酸エチル、イワシ酸ブチル、イワシ酸のその他アルキルエステル、ドコサヘキサエン酸メチル、ドコサヘキサエン酸エチル、ドコサヘキサエン酸ブチル、ドコサヘキサエン酸のその他アルキルエステルなどが挙げられ、これらは単独でも複数種を併用してもかまわない。
【００１０】
好ましいものとしては、脂肪酸のメチルエステル化合物であり、パルミチン酸メチル、パルミトレイン酸メチル及びオレイン酸メチルのなかから選ばれる少なくとも１種であり、パルミチン酸メチル、パルミトレイン酸メチル及びオレイン酸メチルのなかから選ばれる少なくとも１種とその他の飽和脂肪酸のメチルエステル化合物との併用である。さらに好ましいものとしては、不飽和脂肪酸のメチルエステル化合物であるパルミトレイン酸メチル及びオレイン酸メチルのなかから選ばれる少なくとも１種であり、パルミトレイン酸メチル及びオレイン酸メチルのなかから選ばれる少なくとも１種と飽和脂肪酸のメチルエステル化合物との併用である。また脂肪酸、脂肪酸塩、高級脂肪族アルコール、高級脂肪族アルコールのエステル、高級脂肪族アミン、高級脂肪族アミド、ポリエチレンワックスなどとの併用も可能である。
【００１１】
導電性粒子と脂肪酸エステル化合物を含む導電性粉末の製造方法は、機械的粉砕法、化学還元法、電解法、アトマイズ法などの方法により得られた導電性粒子をスタンプミル、アトライター、ボールミルなどの粉砕機を使用して粉砕（フレーク化）するフレーク化工程において脂肪酸エステル化合物を滑剤として使用するものである。
導電性粒子は、機械的粉砕法等でも得ることは可能であるが、導電性粒子の種類によっては目的とする粒径が得られない等不具合が発生する場合があり、化学還元法、電解法、アトマイズ法のいずれかにより得られることが好ましい。
特に１０μｍより小さい銀粒子が必要な場合には、溶融金属を水中に噴霧する水アトマイズ法又は硝酸銀溶液を還元剤により還元する化学還元法が適している。
【００１２】
脂肪酸エステル化合物は得られる導電性粉末の表面積１ｍ2あたり０．００５ｇ以上０．５ｇ以下となるように使用することが好ましい。この範囲内であればフレーク化工程中に凝集が発生せず、良好な導電性を得ることができる。これより少ないとフレーク化工程中に凝集が発生しやすく、これより多いと得られた導電性粉末に残存する脂肪酸エステル化合物が多くなりすぎ導電性ペーストとした時に導電性の悪化に繋がる恐れがあるからである。
フレーク化は乾式でも湿式でも可能であるが湿式で行うほうが品質安定の観点から好ましい。湿式で行う場合の溶媒はメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ジメチルケトン、ジエチルケトン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジフェニルエーテル、トルエン、キシレンが挙げられ、これらは単独でも複数種を併用してもかまわない。
【００１３】
フレーク化処理後ろ過することにより凝集物、粗大粒子を取り除いた後、乾燥することにより導電性粉末を得ることができる。得られた導電性粉末は示唆熱天秤（ＴＧＡ）にて窒素雰囲気中、室温と室温から５００℃まで昇温して５００℃にて１時間保持した後での重量減少率が０．０５重量％以上２重量％以下であることが好ましい。より好ましい重量減少率は０．０５重量％以上１重量％以下である。下限値より少ないと乾燥後に徐々に凝集が進む恐れがあり、上限値より多いと残存する滑剤量が多くなりすぎ導電性ペーストとした時に導電性の悪化に繋がる恐れがある。得られた導電性粉末はレーザー回折法による５０％平均粒径が１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。より好ましい５０％平均粒径は１μｍ以上１５μｍ以下であり、さらに好ましいのは３μｍ以上１０μｍ以下である。下限値より小さいと導電性ペーストとした時に粘度が高くなりすぎ十分な導電性を得るだけの導電性粉末を配合できなくなり、上限値より大きいと導電性ペーストとした時に微細加工ができなくなるためである。
以下実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、これらに限定されるものではない。
【実施例】
【００１４】
［実施例１］
半径が１５ｃｍで高さが３０ｃｍの円筒容器と、この円筒容器内に配置された攪拌翼（半径１４ｃｍ）とを備えた攪拌ボールミルを準備した。
硝酸銀を化学還元することで得られた平均粒径約５μｍ、比表面積０．２ｍ2／ｇの還元銀粒子１０ｋｇ及び３０ｋｇのチタン製ボール（直径０．８ｍｍ）を攪拌ボールミルの円筒容器内に仕込み、さらにエタノール８ｋｇ、オレイン酸メチル０．１ｋｇ、パルミチン酸メチル０．１ｋｇを添加した。攪拌翼の回転数を５００ｒｐｍに設定して、攪拌ボールミルを始動させてフレーク化を開始した。攪拌ボールミルを２時間運転した後に回転を停止した。その後円筒容器の内容物をろ過しろ液を乾燥することで導電性粉末を得た。
以下の方法により評価した特性値を表１に示す。
【００１５】
・タップ密度：導電性粉末１００ｇをメスシリンダーに入れ振とうを加えた後容量を読み取ることにより算出した。
・比表面積：ＢＥＴ法により測定した。
・５０％平均粒径：レーザー回折粒度測定装置（（株）島津製作所製、ＳＡＬＤ−３０００Ｊ）にて測定した。５０％平均粒径が１μｍ以上５０μｍ以下のものを合格とした。
・重量減少率：示唆熱天秤（ＴＧＡ）に５０ｍｇの導電性粉末をセットし、窒素雰囲気中で室温と室温から５００℃まで昇温して５００℃にて１時間保持した後での重量減少率を測定した。重量減少率が０．０５重量％以上２重量％以下のものを合格とした。
・導電性：表２に示す配合比で原料を準備し、これらの原料が１５重量％、導電性粉末が８５重量％になるように配合し、３本ロールを用いて混練して、脱泡することで導電性ペーストを得た。導電性ペーストを幅４ｍｍ、長さ約５０ｍｍ、厚み０．０４ｍｍとなるようにガラス板上に印刷し１７５℃６０分間硬化した。硬化後長さ方向４０ｍｍの抵抗値を測定し体積抵抗率を算出した。体積抵抗率が５×１０-5Ω・ｃｍ以下のものを合格とした。
【００１６】
［実施例２］
実施例１と同様にして導電性粉末を作製し、実施例１と同様に評価した。なお実施例２ではオレイン酸メチル０．１ｋｇ、パルミチン酸メチル０．１ｋｇのかわりにパルミチン酸メチル０．２ｋｇを添加した。
【００１７】
［比較例１及び２］
実施例１と同様にして導電性粉末を作製し、実施例１と同様に評価した。なお比較例１ではオレイン酸メチル０．１ｋｇ、パルミチン酸メチル０．１ｋｇのかわりにパルミチン酸０．２ｋｇを、比較例２ではオレイン酸０．１５ｋｇ、Ｎ，Ｎ−ジメチルステアリルアミド０．０５ｋｇを添加した。
【００１８】
【表１】
2007265801.tif 000002
【００１９】
【表２】
2007265801.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の導電性粉末は、導電性ペーストとした場合に特に導電性に優れるため、導電材料として好適に用いることができる。